新型LED光源对蛋鸡生长发育影响的研究进展

摘要：基于禽类特殊的视觉系统及现阶段主要采用的密闭式禽舍建筑形式，人工光照管理在蛋鸡生产中的重要性愈发凸显。新型LED灯以其节能、高效、单色性佳、可进行智能化调控等诸多优点被广泛应用于蛋鸡生产中。文章概述了近年来传统光源及LED光色、光照度及光照周期等因素对蛋鸡生长发育（采食量、体重及饲料转换率）、生产性能（开产日龄、产蛋量及蛋品质）、行为活动（觅食、采食、梳羽、休息及啄癖）等方面产生的影响，对比分析传统光源和LED光源存在的差异，回顾了LED光源智能化调控技术在畜禽舍照明领域内的发展现状，指出LED灯在蛋鸡生产中的应用潜力和方向，以期为日后的研究提供更多的突破思路。

禽类具有极为敏感的视觉反应系统，能够通过眼球视网膜和头盖骨下的感受神经，对不同的光照条件做出相应的神经反射，通过体内的新陈代谢与激素变化来调节机体发育及行为活动。人类视网膜上具有L、M和S型3种视锥细胞，分别对应的最大光谱敏感峰值为650 nm、535 nm和440 nm。禽类具有第4种视锥细胞，其敏感峰值出现在415 nm，使其对于光照更加敏感。特殊的生理结构决定了光照环境在蛋鸡生产中的重要性，通过不同的作用机制直接或间接地影响蛋鸡的生长发育、生产性能及行为活动。

现代化蛋鸡生产均采用密闭式鸡舍，人工光源成为唯一且完全可控的光环境因子。科学合理的光照可以在确保动物福利的基础上，最大限度地提高蛋鸡的生产性能。20世纪60~70年代关于白炽灯、荧光灯等传统光源在畜禽舍中的应用研究是个热点，特别是针对光照度及光照周期的很多成果且已经在生产中得到广泛应用。近年来，LED光源的出现和智能化调控技术的应用，使得舍内光环境调控再度受到关注。本文通过梳理光照度、光周期的研究成果和实际应用情况，着重就LED新型光源对蛋鸡行为及生理生长发育、智能调控系统方面的最新研究进展进行分析，更好地了解该光源在蛋鸡生产应用中的优势及存在问题，以便为今后LED灯在禽类生产实践中的科学应用提供参考。

1、 LED光源在蛋鸡生产中的应用研究现状

自二十世纪七、八十年代以来，关于传统光源在蛋鸡舍中的应用已具有一定的研究基础，而近年来，LED灯等新型光源的推广与普及，将光环境调控在蛋鸡生产中的应用推进到了新的研究阶段。

1.1 LED灯与传统光源的对比

新型的LED灯发光二极管，作为一种新型光源，具有体积小，寿命长，驱动电压低，耗电量低，反应速率快，耐振性好，单色性佳和破碎后无污染等特点。

1.1.1能耗

Kamanli等比较了蛋鸡舍中白炽灯、小型荧光灯和LED灯的能耗状况，白炽灯耗电量是LED灯的7.12倍，是荧光灯的5.14倍。杨景晁等通过对比LED灯和节能灯对蛋鸡生产性能的影响以及两种灯的能耗总量得出了相同的结论，即LED灯可在确保蛋鸡生产性能的同时，节约能耗。

1.1.2照度衰减

Benson等对荧光灯、紧凑型荧光灯和LED灯三种光源进行了照度衰减方面的分析比较，发现较其他两种光源而言，LED灯存在较严重的照度衰减现象，其每天的衰减强度是荧光灯的10倍。1.1.3光照的空间均匀性Long等通过对比LED灯和荧光灯在蛋鸡舍中的应用性能，指出LED等较荧光灯产热量小，但其空间均匀性较低。且LED灯光照纵向均匀性优于横向。

1.1.4 LED灯智能化调控

蛋鸡整个生长周期中，光环境参数一直处于动态变化中，在逐步完善光照对蛋鸡生理、行为及生产性能等多方面作用模式的基础上，结合智能化调控手段，实现蛋鸡舍光色、光照度及光周期的动态可调，对于蛋鸡生产具有重要的意义。苏俊民基于LED灯开发了一种畜禽养殖光照控制器，可根据天黑和天亮的信号和光照程序进行夜间光照的自动控制。陈永乐等针对半开放鸡舍的结构特点，利用光照传感器采光，进而通过继电器控制舍内光源，节约电能的同时保证蛋鸡的光照需求。潘学东等设计开发了一套可用于智能化蛋鸡养殖的LED光源控制系统，利用可程控的LED灯，实现光质、光强与光照制度的自动调节，满足蛋鸡在不同阶段所需的光照时间与光照强度的要求。武志强基于LED灯极佳的单色性，设计了一套以牛顿三原色光为基本原理且可应用于蛋鸡舍的光色可调系统，通过PWN调光方式控制LED的电流来调控红、蓝、绿光的亮度，进而产生黄、青、白等光色，较好地满足了蛋鸡精确补光的需求，将舍内光照推向了更为精准化的阶段。周国泉等研发出了一种适用于肉鸡养殖的绿蓝紫外三色LED组合灯，在育雏期提供绿光，育成期提供蓝光，同时在整个周期内，每天提供适量紫外光，用以提高肉鸡生产性能。Hawk将LED等应用到了饮水及采食系统，通过灯光来吸引和指导动物，确保在黑暗环境中同样可以正常饮水采食。泮进明等设计了一种适用于梯形鸡笼蛋鸡或种鸡规模养殖LED灯照明系统，用以满足新型蛋鸡养殖模式对光照的需求。

2、 LED光对蛋鸡的影响

2.1 LED光色对蛋鸡的影响

LED灯区别于传统光源最大的特性在于其极强的单色性，且通过与智能调控系统的结合，可实现“一灯多色，任意转换”。这些优势决定了针对LED灯的研究将主要集中在光色这一领域，探讨单色光对蛋鸡生长发育及生产性能的影响。禽类可见光谱范围宽于人类，同时可区分不同的颜色。在感受不同的光色后，其生物节律、生产性能都将产生变化。且在不同的生长周期，蛋鸡对于光照的需求也不尽相同。因此，明确不同生长阶段光色对蛋鸡生的影响，对于科学合理地使用单色LED，正确地指导生产实践具有重要意义。

2.1.1 LED光色对蛋鸡行为的影响

不同光色会产生不同的光效，从而对蛋鸡的行为产生不同程度的影响。Hubereiche等［20］通过监控红、白、绿三种光色下蛋鸡的行为参数，分析得出绿光下蛋鸡的探索性行为（觅食、叼啄等）更为频繁，与白光相比，红光下蛋鸡的攻击性较弱。Sultana等［21］的研究结果表明蛋鸡在红光下攻击性增强，蓝光照射会降低蛋鸡的活动量，鸡只表现较为安静。

2.1.2 LED光色对育成鸡生理及生产性能的影响

在育成期进行单色光处理，会对蛋鸡的性成熟产生显著影响，进而影响后期的生产性能。已有研究显示，对14周龄蛋鸡进行蓝光处理，鸡只开产时间显著晚于红光和白光组。Hassan等使用不同单色LED灯及各单色光的组合对12周龄蛋鸡进行光处理，研究结果显示蓝光（63.63 g）和绿光（63.06 g）处理后，蛋重显著优于红光（61.76 g）及其他组合光组，其中绿光组的蛋壳强度显著增加（P<0.05）；红光处理下蛋鸡的饲料转换率较高，蛋壳着色明显。此外，红光和绿光的组合使用(14 h红光+2 h绿光)可提高蛋鸡的FSH、E2的分泌水平，促进卵巢发育，进而提高产蛋量。

2.1.3 LED光色对产蛋鸡生理及生产性能的影响

产蛋期（19周龄）使用蓝光处理可提高蛋鸡的产蛋量及饲料转换率，同时蓝光和红光下蛋鸡的蛋重增长趋势较白光和绿光下缓慢［26］。此外，红光处理下，蛋鸡的受精率和孵化率较蓝光和绿光组高，同时红光组FSH和LH的分泌量也显著高于绿光组。产蛋高峰期提供不同颜色的光照将会显著影响产蛋量的变化。蓝光处理可促进LH和FSH的分泌，进而提高产蛋量，降低料蛋比。光色对蛋鸡的影响主要存在于性成熟和生产性能方面。针对不同生长阶段的蛋鸡应采取不同的光色处理来达到预期的目标。关于光色对蛋鸡行为的影响这一方面，研究基础较为薄弱，存在较多的争议，还需进一步进行探究和分析。

2.2 LED光照度对蛋鸡影响

2.2.1 LED光照度对蛋鸡行为的影响

一般认为，黑暗环境下鸡只的活动量基本为零，光照周期初始阶段活动量急剧增加，由此可知，光照度与蛋鸡的行为活动密切相关。Wang等［30］通过观察5、10、15、20 lx四个照度等级下雏鸡的啄羽行为及针对皮肤损伤状态进行评分得出，蛋鸡不同部位皮肤损伤面积分别为尾部（44.02%），背部（20.8%），头部（15.73%），且损伤程度随着光照度的增加而呈现增加趋势。关于LED不同光照度对蛋鸡的影响与传统光源相似，蛋鸡的啄羽、啄肛等行为随着光照度的增加而增加的同时，活动量也会增大，用于活动的能量消耗也会随之上升。

2.2.2 LED光色与光照度的耦合效应对蛋鸡的影响

禽类特殊的视觉系统决定了其对400~480 nm及580~700 nm范围内光照的敏感度优于人类，即特定光色条件下，禽类感受到的照度等级与人类存在差别。而在日常生产中，所有光源的照度设置均是基于人眼的照度标准，且在单色光下仍使用白光的照度标准，缺乏科学的理论参考值。因此，系统全面地探究光色及照度的耦合作用，对于充分发挥LED灯在蛋鸡生产中的作用具有重要的意义。目前，基于LED光极佳的单色性，相关领域的学者针对光色对蛋鸡的影响已经做了十分系统的研究。而关于单色光与照度两因素耦合作用的研究仍然较少。戚咸理等针对3 600只商品蛋鸡，在红、绿、蓝、白四种光色下，设置了0.1、0.5、1、2.5、5、10、15、20、25、30 lx 9个不同的照度等级。通过观察不同光色及照度水平下蛋鸡的死淘率、耗料量、产蛋量、啄癖等指标，总结得出光色及照度对蛋鸡的影响。研究结果显示不同光色下，蛋鸡的性成熟日龄随着照度水平的升高而提前。生产实践中使用单色光已经较为普遍，但如何更加准确地选择单色光，如何选择与之配套的其他光环境参数，则需要更进一步的探究。中国农业大学农业部设施农业工程重点实验室针对这一问题，搭建了一套自主偏好性选择系统，用以探究光色对蛋鸡的影响。笔者也一直致力于探究蓝色LED灯与光照度耦合作用对育成鸡的影响，初步结果显示蓝光处理会导致蛋鸡性成熟推迟，选择高于白光的照度等级，可实现蛋鸡较好的生长发育。

2.3 LED光周期对蛋鸡的影响

自然环境中，光照时间随着季节变化而变化，蛋鸡在此环境中形成的生物节律对其充分地发挥产蛋性能至关重要。密闭鸡舍中，人工光源的工作时间，是否与蛋鸡的生物节律一致，直接决定了其生产性能的优劣［38］。光周期对蛋鸡生产的影响主要来源于光照时间的不同，光源种类在此过程中无显著性影响。Kamanli等［39］通过对比相同光周期下黄光白炽灯、白光迷你荧光灯及白光LED灯三种不同光源对蛋鸡生产性能及蛋品质的影响，研究结果显示光源种类对蛋鸡最终的体重、采食量、产蛋量、鸡蛋的蛋白指数和形态指数均无显著影响。因此，LED灯光周期对蛋鸡的影响与传统光源一致。

2.3.1 LED光周期对蛋鸡生产性能的影响

生产实践中使用的标准光周期为16L∶8D，而众多研究显示，间歇光照不仅可以减少照明时间，节约成本，而且可以维持甚至提高蛋鸡的产蛋性能［40~43］。Ma等［44］对比了13L∶5D∶1L∶5D和16L∶8D这两种光照周期下蛋鸡的产蛋性能和能量效率，研究结果显示，间歇光照组和持续光照组18~58周龄蛋鸡的日平均产蛋量分别为（60.8±19.2）%和（59.7±19.3）%；截至58周龄，间歇光照组每只蛋鸡的产蛋量比持续光照组多7个，但两组采食量无显著差异，表明间歇光照可提高饲料转化率。Shen［45］通过对比两种间歇光照与连续光照对蛋鸡生产性能的影响，指出不同的光照周期对蛋品质没有显著性影响，但间歇光照下蛋鸡的产蛋量显著增加。相较于持续的短期光照，育成期提供逐渐减少（23~8 h）的光照制度会推迟蛋鸡的开产时间。而在持续光照中，8 h光照环境下蛋鸡的性成熟时间相较于10 h光照推迟了18.3 d［48］，表明育成期延长光照时间有助于促进蛋鸡的性成熟。

2.3.2 LED光周期对蛋鸡死淘率的影响

Lewis等分析了不同间歇光照下蛋鸡的死淘率，指出较短的日间照明可有效降低蛋鸡的死淘率，且光照时间每增加1 h，死淘率将增加0.8%。3结语LED光源极佳的单色性，使单色光在生产中得到应用逐步成熟。但目前关于单色光与光照度及光照制度的多因素耦合所产生的影响效果尚不明确，仍需要更进一步探索；其次，随着蛋鸡养殖模式的变化，舍内补光模式也应依照空间变化而进行调整，可充分利用LED灯体积小，安装形式多样，光参数可控等优势，探究不同饲养模式下灯具的安装及补光方案；此外，基于蛋鸡不同时期对光环境的不同需求，有效结合智能环境调控系统与LED灯，实现蛋鸡舍光照系统的智能化和精准化对于科学高效地管理蛋鸡生产具有重要的意义。

来源：中国家禽 作者：杨潇  施正香 郑炜超  童勤